非釀酒酵母對葡萄酒香氣的影響

◎ 吳依然

（西北農林科技大學，陜西 楊凌 712100）

香味是葡萄酒主要感官評價指標之一，葡萄酒的香氣大致包括3種，依次是葡萄品種香氣、發酵后香氣與陳釀香氣，而香氣的復雜性能夠直接反映葡萄酒的品質，所以對葡萄酒中香味物質的研究和改良也一直是當今的研究熱點[1]。在發酵過程中，葡萄汁中的糖、氨基酸和硫化物等會被酵母分解，生成酒精、二氧化碳和其他代謝物，在陳釀過程中，酵母自溶會釋放甘露糖蛋白等。其中，酵母的代謝物質和自溶物質都是葡萄酒發酵后香味和陳釀香味的關鍵因素，所以酵母在葡萄酒的釀造流程中必不可少。葡萄酒本來就是大自然的產物，葡萄的表皮、釀酒環境及酒窖設備上都存在著天然的酵母與細菌，用天然的酵母釀造葡萄酒，是最省力且最能發揮葡萄酒本土特性的方法。人們發現自然發酵的過程很難把控，甚至在控制不當的情況下，會把葡萄汁釀成醋[2]。但現在，隨著消費者對葡萄酒多元化和多樣化的需求越來越高，“天然葡萄酒”也受到了越來越多消費者的喜愛，非釀酒酵母就自然地再次出現在人們的視線中，并成為釀酒行業的“熱門研究對象”。釀酒酵母發酵過程穩定及機理明確，與之相反的是，大多數非釀酒酵母的發酵動力學互不相同且機理尚未被研究清楚[3-4]。但隨著現代實驗室技術、酒窖技術和現代酒窖衛生水平的提高，一些耐受性強的非釀酒酵母隨之被發現[2]。相比釀酒酵母來說，非釀酒酵母對糖類、含硫物質和酸類物質的代謝方式都有所不同，在一定程度上能夠改善葡萄酒中的萜烯類、硫醇類、酯類和高級醇類化合物成分的濃度和均衡關系，對葡萄酒中的香味也具有修復功能，但若對非釀酒酵母控制不當，就會使葡萄酒產生異味。本文對非釀酒酵母的種類和代謝物質對葡萄酒香氣的影響進行了綜述，并對非釀酒酵母的應用提出展望。

1 葡萄酒相關酵母的分類

葡萄酒相關酵母菌主要存在于葡萄漿果表皮、葡萄園和葡萄酒釀制過程使用儀器上，共25個屬，150多個種[5]。其中，釀酒酵母主導葡萄酒酒精發酵過程，而非釀酒酵母對葡萄酒的風味有著重要的影響[6]。酵母菌的分類見表1。

表1 酵母菌的分類表

2 影響葡萄酒香氣的非釀酒酵母代謝產物

由于釀酒酵母具有二氧化硫耐受性、酒精耐受性、糖耐受性和發酵穩定性等特點，為葡萄酒的釀造過程提供了諸多便利。因此，商業釀酒酵母被廣泛地應用。但在發酵過程中，僅采用商業釀酒酵母會造成葡萄酒同質化問題嚴重，無法更好地體現葡萄酒的本土特色。近些年來，釀酒師為了釀造出風味獨特的葡萄酒，重新考察了非釀酒酵母在發酵過程中對葡萄酒香氣的影響。而非釀酒酵母的發酵過程具有不可控性與未知性，所以如何有效利用非釀酒酵母釀造獨具特色的產地葡萄酒逐漸成為研究熱點。非釀酒酵母在釀制過程中的生物反應更為復雜，且能更好地平衡葡萄酒的風味，釀造香氣濃郁、結構復雜和風格獨特的產地葡萄酒。世界葡萄酒產地國利用野生酵母釀造的葡萄酒質量好，且產地特色非常鮮明。此外，許多研究表明，非釀酒酵母對葡萄酒香氣的影響也是釀酒酵母無可比擬的，其可以通過自溶、生成代謝物和產酶來使葡萄酒的香味更加復雜，如假絲酵母、克勒克酵母或有孢漢遜酵母等[7]。

2.1 酯酶

酯類物質是葡萄酒發酵后香氣的主要來源，人類現已在葡萄酒中分離鑒定出多達160種對葡萄酒品質有積極影響的酯類[7]。一般情況下，非釀酒酵母產生酯類的能力高于釀酒酵母，而這也正是野生發酵的葡萄酒比普通接種法發酵的葡萄酒香氣更加復雜的主要因素。酯類物質的合成是以酶反應為基礎，某些非釀酒酵母產脂肪酶能力突出。脂肪酶能夠催化合成、分解和轉換脂肪，通過調整各種脂肪的配比，能夠分解葡萄和酵母菌中因自溶形成的脂質，并產生不飽和脂肪酸，進而平衡葡萄酒的香味[8]。脂肪酶是一類特殊的酯鍵水解酶，其功能是調節甘油三酯的酯鍵結構，將甘油三酯分解成脂肪、甘油二酯、單甘油酯和一些短鏈的不飽和脂肪酸。有資料證實孢漢遜酵母和季也蒙有孢漢遜酵母能形成大量帶有水果、蜂蜜及花香的苯乙酸-2-苯基乙腈；加勒比星形酵母和季也蒙有孢漢遜酵母都能形成乙酸酯，乙酸酯通常是具有梨和香蕉等熱帶水果香氣的特征物質[9]。還有研究稱酒香酵母、粘紅酵母、從德巴利漢生酵母也有產酯酶的能力[10]。

2.2 糖苷酶

葡萄糖苷酶主要有β-D-葡萄糖苷酶（β-Dglucosidase）、α-L-阿拉伯糖苷酶（α-l-arabinosidase）和β-D-半乳糖苷類酶（β-D-galactosidase）等[11]。葡萄中的品種香氣成分經常以非揮發性結合態前體的形態出現，且往往是由寡糖和萜烯醇之間以雙糖苷鍵的形態結合所產生的物質，對葡萄酒中典型芳香特性的表達有很大的影響。例如，β-葡萄糖苷酶可打斷糖苷鍵，并把這些無香氣的配糖體降解，從而促使萜烯醇的形成，提高葡萄酒的香氣。而萜烯類化合物如里那醇、香茅醇、α-萜品醇等，對葡萄酒呈現花香、甜果香和植物香氣都會產生積極影響[12]。因為釀酒酵母不具有表達β-葡萄糖苷酶相關的基因，所以釀酒酵母無法產生β-葡萄糖苷酶。但研究發現，一些非釀酒酵母則可以產生β-葡萄糖苷酶。例如，發酵畢赤酵母和膠紅酵母產生的胞外酶中有5種風味糖苷酶，分別為β-D-葡萄糖苷酶、α-L-阿拉伯糖苷酶、α-L-鼠李糖苷酶、β-D-半乳糖苷酶和β-D-木糖苷酶。其中，β-D-葡萄糖苷酶和β-D-半乳糖苷酶活力較高，且兩種非釀酒酵母均能顯著提升葡萄酒香氣，所釀造的葡萄酒有明顯的果香和花香，且比單一接種釀酒酵母的葡萄酒中萜烯醇的含量更高[13]。

2.3 甘露糖蛋白

葡萄酒中的甘露糖蛋白來源主要有兩個渠道。①在酒精發酵過程中，由酵母菌產生甘露糖蛋白。②酵母菌自溶釋放出甘露糖蛋白[14]。酵母菌自溶時會充分發揮酶的作用，利用酶促反應可以使核酸、脂肪和蛋白質分解為單核苷酸、脂肪酸和氨基酸，而這種反應物質也是合成酯類、雜醇油和高級醇的重要前體物質[15]。酵母自溶后，細胞壁結構受到破壞，釋放甘露糖蛋白，甘露糖蛋白可與葡萄酒中的揮發性物質結合，如乙酸異戊酯、己醇、醋酸丙烯或β-紫羅蘭酮，可以減小芳香類物質的揮發性，以此增強葡萄酒香氣的持久度，從而提高葡萄酒香氣的馥郁性。研究發現，某些非釀酒酵母自溶后釋放的甘露糖蛋白含量高于釀酒酵母[16]。除此之外，在混合發酵體系中，甘露糖蛋白的含量會高于單一釀酒酵母體系。例如，釀酒酵母和克魯維酵母共同發酵時，可提高甘露糖蛋白的釋放水平[17]。

2.4 硫醇類物質

在發酵過程中，酵母代謝產生硫化氫，硫化氫與醇類結合會形成硫醇。硫醇是一種有機硫化物，過量會產生令人不愉快的氣味[18]。但某些痕量級揮發性硫醇含有酮、醇和酯等官能團，如3-巰基己醇和乙酸酯3-巰基己醇，這種巰基化合物能表現出熱帶水果香氣，強化白葡萄酒的品種特性。酵母的代謝使非揮發性半胱氨酸前體（Cys-4MMP和Cys-3MH）酶促釋放芳香硫醇，芳香硫醇在發酵過程中會被進一步修飾，從而提升葡萄酒的香氣復雜度[19]。某些非釀酒酵母在發酵過程中具有提高葡萄酒揮發性硫醇含量的作用。例如，美極梅奇酵母（Metschnikowia pulcherrima）、克魯維畢赤酵母（Pichia kluyveri）和戴爾凱氏有孢圓酵母（Torulospora delbrueckii）都能使葡萄酒表現出水果香氣[20]。揮發性硫醇是一種芳香化合物，有助于提高許多白葡萄酒的果香味，尤其是長相思、白索維農等。

2.5 異味

不是所有非釀酒酵母的代謝物質，都會對葡萄酒香氣有好的影響[1]。乙偶姻（Acetoin）是葡萄酒中一種相對無氣味的化合物，其閾值為150 mg·L-1。在發酵過程中，非釀酒酵母會產生較高濃度的乙偶姻，并且乙偶姻可以通過化學氧化和酵母介導反應提取出雙乙酰（黃油味）和2,3-丁二醇，使葡萄酒產生異味。酒香酵母所生成的代謝物相對較少時，可以增加葡萄酒的香氣，但其含量一旦過高，就會給葡萄酒帶來不良氣味，如馬廄、濕狗味等。有研究人員證明，酒香酵母屬酵母和德克酵母屬有產生2-乙酰基四氫吡啶、2-乙基四氫吡啶和2-乙酰基吡咯的能力，這3種物質能產生老鼠異味[21]。綜上所述，只有精準控制、利用好非釀酒酵母在發酵過程中的作用，才能釀造出獨具特色的優質葡萄酒。否則，控制不當就會使葡萄酒產生令人難以接受的異味。

3 結語

非釀酒酵母是發揮出葡萄酒潛能、生產出具有復雜香氣葡萄酒的關鍵因素。目前人工利用非釀酒酵母釀造葡萄酒還面臨著很多挑戰，但挑戰與機遇并存。相比于單一接種釀造的葡萄酒，非釀酒酵母或混菌發酵的葡萄酒，在香氣方面的表現更突出。研究顯示，非釀酒酵母的代謝物質對葡萄酒的香味會產生積極影響，如酯酶、糖苷酶和甘露糖蛋白等[22]。利用非釀酒酵母釀造葡萄酒的好處雖多，但控制不當會產生一些不良氣味。在科學技術的支持下，現代混菌發酵技術已經能夠在不產生異味的情況下，實現可控的、獲得富有復雜香氣以及本土特征的高品質葡萄酒。

目前，只有意大利、法國等一些國家能成熟運用自然發酵方法生產葡萄酒。而在國內，大多數的酒廠使用的葡萄品種單一，且大都沿用世界葡萄酒產地國的傳統釀造工藝，葡萄酒同質化問題嚴重，失去了本土特色。自然發酵法的研究、創新與發展勢必會提高葡萄酒的風味，可以為解決我國葡萄酒同質化問題提出新思路。香格里拉產區瀾滄江流域的研究人員在赤霞珠天然發酵釀造葡萄酒中共分離鑒定出非釀酒酵母9個屬，10個種，這足以證明我國野生酵母資源豐富[23]。但目前為止，關于非釀酒酵母的研究還很少，對非釀酒酵母發酵與釀酒酵母之間的交互作用與作用機理、生化變化和發酵動力學研究還不是很深入。未來可以從開發本土野生酵母資源入手，篩選出本地的優良酵母。在此基礎上通過選育、馴化和基因編輯等方法克服非釀酒酵母在發酵過程中的缺點，如酒精不耐受性和氧化硫不耐受性等，放大其改善葡萄酒香氣等感官特性的優點，并將其開發為商業化的非釀酒酵母。商業化非釀酒酵母的推廣，在一定程度上會推動新型葡萄酒的發展，對新釀造工藝的創新與發展也會有所促進，如混菌發酵和二氧化碳浸漬法等。相信在未來，隨著人們對野生酵母認識的深入，非釀酒酵母的運用前景將變得非常廣闊。